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新的可探测性指数有助于寻找系外行星上的外星生命

新的可探测性指数有助于寻找系外行星上的外星生命

宇宙的其他地方是否有生命是一个人们思考了几千年的问题,在过去的几十年里,我们在寻找太阳系外的生命迹象方面取得了巨大的进步。

美国国家航空航天局的任务,如太空望远镜开普勒,帮助我们记录了数以千计的系外行星;围绕其他恒星运行的行星。美国宇航局目前的任务,如凌日系外行星勘测卫星(TESS),预计将大大增加目前已知的系外行星的数量。据预测,将有数十颗与地球大小相仿的岩石行星在其恒星轨道上运行;宜居带,在一定距离内,水可能以液体的形式存在于其表面。这些都是有希望寻找生命的地方。

这一任务将由即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)等项目完成。韦伯太空望远镜将通过红外线波长进行观测,对哈勃太空望远镜的发现进行补充和扩展。它预计将于2021年发射,届时科学家们将能够确定岩质系外行星的大气中是否存在氧气。地球大气中的氧气是由微生物和植物的光合作用产生的。就系外行星与地球相似的程度而言,它们大气中的氧气也可能是生命的迹象。

然而,并不是所有的系外行星都与地球相似。有些会,但有些会与地球大不相同,以致氧气不一定来自生命。那么,在研究了所有这些现在和未来的系外行星之后,科学家们如何将研究范围缩小到那些氧气最能代表生命的行星上呢?

为了回答这个问题,一个由亚利桑那州立大学领导的跨学科研究小组提供了一个框架,叫做可检测性指数。这可能有助于优先考虑需要额外研究的系外行星。该索引的详细内容最近发表在《美国天文学会天体物理学杂志》上。

新的可探测性指数有助于寻找系外行星上的外星生命

该指数的目标是为科学家提供一种工具,以选择最佳的观测目标,并最大限度地提高发现生命的机会。该研究的第一作者、华硕分子科学学院的唐纳德·格拉瑟说。

像地球这样的行星的氧气可探测指数很高,这意味着地球大气中的氧气肯定是由生命而不是其他因素造成的。看到氧气就意味着生命。研究小组的一个惊人发现是,系外行星的可探测性指数直线下降,与地球的可探测性指数相差不大。

虽然地球表面大部分被水覆盖,但海洋只占地球质量的很小的百分比(0.025%)。相比之下,太阳系外围的卫星通常接近50%是水冰。

很容易想象,在另一个像我们这样的太阳系里,一个像地球一样的行星可能只有0.2%是水。报告的撰写者之一、华硕地球与太空探索学院的史蒂文戴斯说。那将足以改变可检测性指数。即使观测到氧气,也不能说明这些行星上有生命存在。这是因为一颗类地行星的含水量只有0.2%;大约是地球的8倍。将不会有裸露的大陆或陆地。

如果没有土地,雨水就不能冲刷岩石,释放出磷等重要的营养物质。光合作用生物不能以与其他非生物来源相当的速度产生氧气。

可探测性指数告诉我们,在系外行星的大气层中观察到的氧气是不够的。我们还必须观察海洋和陆地。盖尔说。这改变了我们寻找系外行星上生命的方式。它有助于我们解释我们对系外行星的观察结果。它帮助我们挑选出寻找生命的最佳目标系外行星。它还帮助我们设计新一代的太空望远镜,以便我们获得所需的所有信息,从而对生命进行正面的鉴定。

来自不同领域的科学家聚集在一起,创建了这个指数。nasa系外行星系统科学(NExSS)项目促进了该团队的成立,该项目资助跨学科研究,以制定寻找系外行星生命的策略。他们的学科包括理论和观测天体物理学、地球物理学、地球化学、天体生物学、海洋学和生态学。

这种研究需要多样化的团队,我们不能作为一个独立的科学家去做。该研究报告的共同作者希拉莉?哈特尼特说。她目前在华硕地球与空间探索学院和分子科学学院任职。

利用远洋行星和水世界上的氧气探测生命的可能性;唐纳德·M·格拉泽、希勒里·艾伦·哈特尼特、史蒂文·J·德施、开曼·T·恩特伯恩、阿里尔·安巴尔、斯特芬·布塞克、特里萨·费舍尔、史蒂文·格拉泽、斯蒂芬·R·凯恩、凯里·M·里斯、卡梅伦·米尔萨普斯、苏珊娜·诺伊尔、约瑟夫·G·奥罗克、努诺·桑托斯、萨拉·伊马里·沃克和米哈伊尔·佐洛托夫;2020年4月28日,《天体物理学杂志》。

1538 - 4357 . DOI: 10.3847 / / ab822d

除了作者格拉泽和合作者哈尼特盖尔,团队包括合作者开曼Unterborn,爱丽儿安巴尔省,史蒂芬Buessecker,特里萨·费舍尔,史蒂文?格拉泽Susanne诺伊尔,Camerian米尔萨普,约瑟夫O’洛克,莎拉伊万里瓷器Walker 和米哈伊尔?Zolotov集体代表ASU’分子科学学院、地球与太空探索学院和生命科学学院。研究小组的其他科学家还包括来自加州大学河滨分校、约翰霍普金斯大学和葡萄牙波尔图大学的研究人员。

这个小组希望这个可探测性指数框架将用于寻找生命。

在太阳系外的行星上发现生命,将改变我们对自己在宇宙中所处位置的整个认识。格拉泽说。美国国家航空航天局在寻找生命方面投入巨大,我们希望这项工作能在我们寻找生命时最大限度地提高发现生命的机会。




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